3D 打印技術在首飾設計中的運用分析

趙唯

（南陽師范學院，河南 南陽473000）

首飾設計在現代科技的影響下，逐漸在材料、生產、藝術表現形式的不斷創新下，逐漸轉變為多種形式的概念式設計風格，人們對于首飾的認識也逐漸由原本的只注重材料價值，轉變為對首飾本身具備藝術價值的關注。當前，首飾已經不僅僅是代表財富的象征裝飾物，更是能夠表達人類個人情感、品味的藝術品[1]。3D 打印技術對傳統制造生產造成了嚴重的沖擊，在應用上3D 打印技術不僅具備傳統制造方法的優勢，同時更優于傳統制造方法，3D 打印技術不僅可以更快地完成對產品的制造，同時還能夠節省更多的制造材料，并實現節能環保[2]。隨著3D 打印技術的不斷成熟，其應用領域逐漸廣泛，已經不再是人們遙不可及的技術手段。基于此，本文開展3D 打印技術在首飾設計中的運用分析研究。

1 基于3D 打印技術的首飾設計方法

1.1 生成首飾參數化形態

在對首飾進行3D 打印前，應當生成首飾對應的參數化形態，本文結合Voronoi 圖形生成邏輯，將生物體細胞在顯微鏡當中的真實分布情況作為設計藍圖[3]。在對首飾進行設計的過程中，根據默認組織細胞的細胞核為一個點，在一個空間范圍內呈現出均勻的分布狀態的邏輯，設置首飾整體結構當中也存在唯一一個中心，首飾周圍結構在空間當中均呈現出均勻的分布。圖1 為一個標準的Voronoi 圖形。

圖1 標準Voronoi 圖形結構示意圖

在首飾設計原型的基礎上，完成首飾圖形整體結構的確立，以此開始對首飾本體的形態進行繪制。在這一過程中，本文選用Rhino 軟件進行建模，建模的主要目的是確定首飾的基本形態。在確定首飾的整體結構后，將其中曲面圖形進行展開，并在其合理范圍以內隨機找出某一點設計標準Voronoi 圖形結構。

1.2 基于3D 打印技術的立體首飾模型制作

完成對首飾參數化形態的生成后，在利用3D 打印技術制作立體首飾模型時，前期應當給出多個創意草圖，本文選用Rhino 軟件進行立體建模，根據首飾設計過程中相關元素創建模型[4]。在設計過程中應當不斷進行探索，對首飾的各個細節部分給出具有個性化的多個設計方案，并在眾多方案當中選擇適合的方案進行深化。制作立體首飾模型時，準確獲取首飾的各個尺寸數據，并根據首飾使得數據在TOP 視圖窗口當中。以戒指為例，首先利用曲線工具將戒指基本輪廓描繪，再根據戒指外部輪廓線條縮放，復制出與戒指內輪廓相同的線條。圖2 為戒指內外輪廓示意圖。

圖2 戒指內外輪廓示意圖

按照圖2 所示，將首飾的主體結構在TOP 視圖中繪制，完成對首飾基本結構的建立。將設計視圖調整為Front 視圖窗口，并利用相應的曲線工具對首飾細節部分的設計內容進行描繪，并合理利用鑲嵌面工具對細節圖案進行調整。再在Front 視圖窗口當中，利用直線工具將首飾中存在的鏤空輪廓描繪。對首飾上閉合區域的直線進行倒角處理，利用軟件中的剪切工具將部分多余內容去除，形成鏤空造型。為了讓用戶能夠更多地了解設計的首飾，在完成對模型的渲染后，還需要對其進行嘗盡處理，將包裝的首飾以及佩戴在手上的鮮果展現，從而更加逼真地向用戶展現立體首飾模型。

1.3 實現首飾3D 打印

將上述基于3D 打印技術制作的立體首飾模型，轉化為STL格式，再向3D 打印機中添加制作首飾實物模型的原材料，并將3D 打印機與制作模型的計算機相連。由3D 打印機根據計算機當中提供的模式數據對其進行打印[5]。為保證模型與設計者實際設計理念相符，在完成打印后，還需要對模型進行二次細致加工，若加工后模型仍然無法滿足設計要求，則需要進行第三次、第四次加工，直到最終呈現的首飾實物模型具備一定的細致化要求，完成對首飾的3D 打印。

2 實驗論證分析

論證此次設計基于3D 打印技術的首飾設計方法的可行性和可靠性，將其與傳統技術對比，設計對比實驗。實驗選取五顆異形珍珠作為設計樣品，利用兩種設計方法對該五顆異形珍珠進行珠寶首飾設計，繪制首飾圖紙，探討兩種設計方法在首飾設計中的優缺點，表1 為實驗樣品參數表。

表1 實驗樣品參數表

實驗中利用GUKJ-26S25 型號激光3D 掃描儀對實驗樣品進行掃描，儀器單幅測量范圍設置為220×180mm2，攝像頭分辨率設置為0.15mm，掃描速度設置為220000 次/s。

根據3D 掃描儀掃描到的數據輸入到首飾模型軟件中，對首飾進行快速建模，繪制首飾設計圖紙。實驗將兩種方法繪制的首飾設計圖紙與異形珍珠樣本的光澤度、形狀、顏色、局部數據進行對比，利用GSL 軟件計算出設計圖紙與樣品的相似度，將其作為實驗結果，對兩種首飾設計方法進行對比分析，實驗結果如表2 所示。

表2 兩種設計方法設計圖紙與樣本相似度對比（%）

通過上表可以得出，此次設計首飾設計方法，設計圖紙與樣品相似度平均值為97.65%，說明其在顏色、光澤、外形等方面均能達到與樣本相符；而傳統方法設計圖紙與樣品相似度較低，最大相似度僅為86.26%，遠遠低于基于3D 打印技術的首飾設計方法。

這是因為此次設計方法使用3D 打印技術對樣品進行掃描，建立與原樣品相同的三維模型，設計師可以在其基礎上發揮創造思維，不僅可以節約時間，還能夠使設計圖紙與樣品多方面相符。因此實驗證明了基于3D 打印技術的首飾設計方法相對比傳統方法更適用于首飾設計。

3 結論

當前3D 打印技術不斷成熟，應用范圍逐漸從傳統制造業延伸到了首飾設計領域，其創新應用不僅符合當前首飾行業的設計發展趨勢，同時還為首飾設計提供了新鮮血液。同時將本文設計方法應用到實際首飾設計當中，可以進一步提升首飾設計的精細化。

但由于受到各方面因素的影響，本文只針對3D 打印技術在首飾設計中的應用做出表象分析，缺少實地考察，因此在后續的研究中還將針對本文提出的設計方法進行長時間的驗證，以期能夠為相關研究起到促進作用。